исходные данные к курсовому |
№ |
п |
tвверх |
tдверх |
tдниз |
Wд |
t |
Q |
% сод газ |
69 |
1.1 |
1190 |
1560 |
710 |
0.78 |
1.13 |
137000 |
76 |
состав природного газа |
состав мазута |
СН4 |
С2Н6 |
С3Н8 |
С4Н10 |
С5Н12 |
СО2 |
Н2S |
N2 |
Cp |
Hp |
Np |
Op |
Sp |
Wp |
Ap |
92.2 |
0.8 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
6 |
86.5 |
10.5 |
0.3 |
0.3 |
0.3 |
1.8 |
0.3 |
низшая теплота сгорания простейших газов |
Н2 |
СО |
СН4 |
С2Н2 |
С2Н4 |
С2Н6 |
С3Н6 |
С3Н8 |
С4Н8 |
С4Н10 |
С5Н10 |
С5Н12 |
С6Н6 |
Н2S |
10.75 |
12.64 |
35.7 |
56.4 |
59.6 |
63.5 |
86.6 |
91.1 |
113.7 |
118.6 |
138.5 |
146.1 |
147.2 |
23.4 |
расчетная часть
|
1. расчет горения природного газа
|
1.1 определяем теплоту сгорания природного газа
|
Qнрпрг = |
Qнрсн4 ? |
СН4 + Qнрс2н6 ? |
С2Н6 + |
Qнрс4н10 ? |
С4Н10 |
МДж/м3 |
Qнрпрг = |
35.7 |
? |
0.92 |
+ |
63.5 |
? |
0.01 |
+ |
118.6 |
? |
0.01 |
= |
34.61 |
1.2 теоретически необходимое и действительное кол-во воздуха
|
для 100 м3 |
состав га |
содержа |
химическая реакция горения |
О2, м3 |
N2, м3 |
всего, м3 |
за |
ние, % |
СН4 |
92.2 |
СН4+2О2=СО2+2Н2О |
10.15 |
229.1 |
С2Н6 |
0.8 |
С2Н6+3,5О2=2СО2+3Н2О |
17.76 |
С4Н10 |
1 |
С4Н10+6,5О2=4СО2+5Н2О |
32.99 |
N2 |
6 |
- |
S |
100 |
при п = |
1 |
м3 |
60.9 |
229.1 |
290 |
при п = |
1.1 |
м3 |
66.99 |
252.01 |
319 |
% |
21 |
79 |
100 |
для сгорания 1м3 газа требуется следующее количество воздуха: |
Lдвпрг = |
319 |
/ 100 = |
3.19 |
м3/кг |
1.3 определяем количество и состав продуктов сгорания
|
для 100 м3 |
состав га |
содержа |
химическая реакция горения |
СО2, м3 |
Н2О, м3 |
О2, м3 |
N2, м3 |
всего, м3 |
за |
ние, % |
СН4 |
92.2 |
СН4+2О2=СО2+2Н2О |
97.8 |
383.6 |
6.7 |
25801 |
С2Н6 |
0.8 |
С2Н6+3,5О2=2СО2+3Н2О |
195.6 |
575.4 |
С4Н10 |
1 |
С4Н10+6,5О2=4СО2+5Н2О |
391.2 |
959 |
N2 |
6 |
- |
- |
- |
S |
100 |
при п = |
1 |
м3 |
684.6 |
1918 |
6.7 |
25801 |
28410.3 |
при п = |
1.1 |
м3 |
753.06 |
2109.8 |
7.37 |
28381.1 |
31251.33 |
% |
2.41 |
6.75 |
0.02 |
90.82 |
100 |
при горении 100м3 газа образуется следующее количество продуктов сгорания: |
Vпрг прсг |
= |
31251.33 |
/ 100 = |
312.51 |
при 1м3 |
3.13 |
2. расчет горения мазута
|
2.1 определяем теплоту сгорания мазута
|
Qнрмаз = |
339,1Ср + |
1256Нр - |
108,86(Ор-Sр) - |
25(Wp+9Hp) |
Qнрмаз = |
29332.15 |
+ |
13188 |
- |
0 |
- |
2407.5 |
= |
44.93 |
МДж/кг |
2.2 теоретически необходимое и действительное кол-во воздуха
|
расчет теоретически необходимого и действительного количества воздуха для горения 100 кг мазута |
состав |
содержа- |
молек. |
кол-во |
хим реакция |
О2 |
N2 |
всего |
мазута |
ние, % |
масса, кг |
кмоль |
горения |
кмоль |
м3 |
С |
86.5 |
12 |
7.21 |
С+О2=СО2 |
24.36 |
91.64 |
116 |
69.6 |
Н |
10.5 |
2 |
5.25 |
Н2+0,5О2=Н2О |
12.18 |
45.82 |
58 |
34.8 |
S |
0.3 |
32 |
0.01 |
S+O2=SO2 |
24.36 |
91.64 |
116 |
69.6 |
O |
0.3 |
32 |
0.01 |
- |
0.01 |
0.01 |
0.02 |
0.01 |
N |
0.3 |
28 |
0.01 |
- |
0.01 |
0.01 |
0.02 |
0.01 |
W |
1.8 |
18 |
0.1 |
- |
0.1 |
0.1 |
0.2 |
0.12 |
A |
0.3 |
- |
- |
- |
S |
100 |
при п = |
1 |
61.02 |
229.22 |
290.24 |
174.14 |
при п = |
1.1 |
67.12 |
252.14 |
319.26 |
191.56 |
% |
21 |
79 |
100 |
100 |
для сгорания 1м3 мазута требуется следующее количество воздуха: |
Lдвмаз = |
191.56 |
/ 100 = |
1.92 |
м3/кг |
2.3 определяем количество и состав продуктов сгорания при сгорании 100 кг мазута
|
расчет количества и состав продуктов сгорания при горении 100 кг мазута |
состав |
содержа- |
молек. |
кол-во |
хим реакция |
СО2 |
Н2О |
SO2 |
О2 |
N2 |
всего |
мазута |
ние, % |
масса, кг |
кмоль |
горения |
кмоль |
м3 |
С |
86.5 |
12 |
7.21 |
С+О2=СО2 |
7.22 |
7.22 |
3.18 |
Н |
10.5 |
2 |
5.25 |
Н2+0,5О2=Н2О |
5.26 |
5.26 |
1.79 |
S |
0.3 |
32 |
0.01 |
S+O2=SO2 |
0.02 |
0.02 |
0.01 |
O |
0.3 |
32 |
0.01 |
- |
61.02 |
61.02 |
19.53 |
N |
0.3 |
28 |
0.01 |
- |
229.22 |
229.22 |
64.18 |
W |
1.8 |
18 |
0.1 |
- |
A |
0.3 |
- |
- |
- |
S |
100 |
при п = |
1 |
7.22 |
5.26 |
0.02 |
61.02 |
229.22 |
302.74 |
88.68 |
при п = |
1.1 |
7.94 |
5.79 |
0.02 |
67.12 |
252.14 |
333.01 |
97.55 |
% |
2.38 |
1.74 |
0.01 |
20.16 |
75.72 |
100 |
100 |
при сгорании 1кг мазута образуется следующее количество продуктов сгорания: |
Vмаз прсг |
= |
97.55 |
/ 100 = |
0.98 |
м3/кг |
3. расчет горения 1 кг смеси
|
определяем плотность природного газа |
rпрг = |
16 СН4 + 30С2Н6 + 44С3Н8 + 58С4Н10 + 72С5Н12 + 28N2 |
кг/м3 |
100 * 22,4 |
rпрг = |
1475.2 |
+ |
24 |
+ |
0 |
+ |
58 |
+ |
0 |
+ |
168 |
= |
1725.2 |
Qнр(т)прг = |
Qнрпрг |
= |
3460.94 |
= |
2.01 |
кДж/кг |
rпрг |
1725.2 |
Lдв(т)прг = |
Lдвпрг |
= |
3.19 |
= |
0 |
м3/кг |
rпрг |
1725.2 |
Vпрг(т)прсг = |
Vпргпрсг |
= |
3.13 |
= |
0 |
м3/кг |
rпрг |
1725.2 |
а - |
доля природного газа |
в - |
доля мазута |
Qнрсм = |
а * Qнр(т)прг + в * Qнрмаз = |
0.76 |
* |
2.01 |
+ |
0.24 |
* |
44.93 |
= |
12.31 |
кДж/кг |
Lдвсм = |
а * Lдв(т)прг + в * Lдвмаз = |
0.76 |
* |
0 |
+ |
0.24 |
* |
1.92 |
= |
0.46 |
м3/кг |
Vпрсгсм = |
а * Vпрг(т)прсг + в * Vпрсгмаз = |
0.76 |
* |
0 |
+ |
0.24 |
* |
0.98 |
= |
0.24 |
м3/кг |
СО2см = |
а * СО2прг + в * СО2маз = |
0.76 |
* |
2.41 |
+ |
0.24 |
* |
2.38 |
= |
2.4 |
% |
Н2Осм = |
а * Н2Опрг + в * Н2Омаз = |
0.76 |
* |
6.75 |
+ |
0.24 |
* |
1.74 |
= |
5.55 |
% |
SO2см = |
в * SO2маз = |
0.24 |
* |
0.01 |
= |
0 |
% |
О2cм = |
а * О2прг + в * О2маз = |
0.76 |
* |
0.02 |
+ |
0.24 |
* |
20.16 |
= |
4.86 |
% |
N2см = |
а * N2прг + в * N2маз = |
0.76 |
* |
90.82 |
+ |
0.24 |
* |
75.72 |
= |
87.19 |
% |
состав продуктов сгорания |
СО2 |
Н2О |
SO2 |
O2 |
N2 |
S |
2.4 |
5.55 |
0 |
4.86 |
87.19 |
100 |
4. расчет калориметрической температуры горения
|
4.1 Определяем начальную энтальпию
|
І0 = |
Qнрсм + iв'Vв |
= |
12.31 |
+ |
1709.67 |
* |
5.11 |
= |
482.55 |
кДж/м3 |
Vпрсг |
18.11 |
ІСО2 = |
2.4 |
* |
2727.79 |
= |
65.56 |
кДж/м3 |
tк' = |
1190 |
?C |
100 |
ІН2О = |
5.55 |
* |
2104.38 |
= |
116.75 |
кДж/м3 |
100 |
ІО2 = |
4.86 |
* |
1790.52 |
= |
86.94 |
кДж/м3 |
100 |
ІN2 = |
87.19 |
* |
1688.22 |
= |
1471.99 |
кДж/м3 |
100 |
ітк' = |
65.56 |
+ |
116.75 |
+ |
86.94 |
+ |
/>
1471.99 |
= |
435.31 |
кДж/м3 |
4 |
ІСО2 = |
2.4 |
* |
3010.58 |
= |
72.36 |
кДж/м3 |
tк'' = |
1300 |
?C |
100 |
ІН2О = |
5.55 |
* |
2328.01 |
= |
129.15 |
кДж/м3 |
100 |
ІО2 = |
4.86 |
* |
1966.06 |
= |
95.46 |
кДж/м3 |
100 |
ІN2 = |
87.19 |
* |
1857.74 |
= |
1619.8 |
кДж/м3 |
100 |
ітк'' = |
72.36 |
+ |
129.15 |
+ |
95.46 |
+ |
1619.8 |
= |
479.19 |
кДж/м3 |
4 |
4.2 определяем калориметрическую температуру
|
tк = |
tк' + |
І0 - ітк' |
100 |
= |
1190 |
+ |
482.55 |
- |
435.31 |
* |
100 |
= |
1297.65 |
?C |
ітк'' -ітк' |
479.19 |
- |
435.31 |
4.3 действительная температура продуктов сгорания равна
|
tд = |
hпир * tк = |
0.95 |
* |
1297.65 |
= |
1232.77 |
?C |
5. Расчет поверхности нагрева регенератора
|
5.1 расчет водяного эквивалента
|
5.1.1 расход природного газа
|
Vсг = |
Q * a |
= |
137000 |
* |
0.76 |
= |
0.84 |
м3/с |
3600 * Qнрпрг |
3600 * |
34.61 |
5.1.2 расход мазута
|
Vсм = |
Q * в |
= |
137000 |
* |
0.24 |
= |
0.2 |
кг/с |
3600 * Qнрмаз |
3600 * |
44.93 |
5.1.3 расход воздуха
|
Vв = |
Vсг * Lдвпрг + |
Vсм * Lдвмаз = |
0.84 |
* |
3.19 |
+ |
0.2 |
* |
1.92 |
= |
3.06 |
м3/с |
5.1.4 водяной эквивалент воздуха
|
W'в = |
Vв * с * t * 3600 = |
3.06 |
* |
1.44 |
* |
1.13 |
* 3600 = |
17897.25 |
кДж/пер*К |
5.2 расчет среднего коэффициента теплопередачи
|
5.2.1 коэффициент теплоотдачи конвекцией
|
aкверх = |
1,6 * Wо0,5 * (tдверх + 273)^0,25 * d^-0,33 = |
1,6 * |
0.88 |
( |
1560 |
+ |
273)^0,25 * 0,2^-0,33 = |
15.73 |
Вт/м2К |
aкниз = |
1,6 * Wо0,5 * (tдниз + 273)^0,25 * d^-0,33 = |
1,6 * |
0.88 |
( |
710 |
+ |
273)^0,25 * 0,2^-0,33 = |
13.46 |
Вт/м2К |
5.2.2 приведенная толщина слоя СО2
|
С = Рсо2 * S = |
98.1 |
* |
0.2 |
* |
0.02 |
= |
0.47 |
кН/м |
5.2.3 приведенная толщина слоя Н2О
|
С = РН2О * S = |
98.1 |
* |
0.2 |
* |
0.06 |
= |
1.09 |
кН/м |
5.2.4 удельная интенсивность излучения СО2 и Н2О при t1верх
|
q1верх = q1co2 + q1н2о = |
15100 |
+ |
9300 |
= |
24400 |
Вт/м2 |
5.2.5 коэффициент теплоотдачи конвекцией при t2
|
aк2верх = |
1,6 * Wо0,5 * (t2верх + 273)^0,25 * d^-0,33 = |
1,6 * |
0.88 |
( |
1410 |
+ |
273)^0,25 * 0,2^-0,33 = |
15.39 |
Вт/м2К |
aк2низ = |
1,6 * Wо0,5 * (t2низ + 273)^0,25 * d^-0,33 = |
1,6 * |
0.88 |
( |
560 |
+ |
273)^0,25 * 0,2^-0,33 = |
12.91 |
Вт/м2К |
5.2.6 удельная интенсивность излучения СО2 и Н2О при t2верх
|
q2верх = q2co2 + q2н2о = |
12733 |
+ |
6800 |
= |
19533 |
Вт/м2 |
5.2.7 коэффициент теплоотдачи излучением
|
aизлверх = |
4 * (q1верх - q2верх) |
= |
4 * ( |
24400 |
- |
19533 |
) = |
19468 |
= |
22.38 |
Вт/м2К |
5,8 * (t1верх - t2верх) |
5,8 * ( |
1560 |
- |
1410 |
) |
870 |
5.2.8 удельная интенсивность излучения СО2 и Н2О при t1низ
|
q1низ = q1co2 + q1н2о = |
2100 |
+ |
2100 |
= |
4200 |
Вт/м2 |
5.2.9 удельная интенсивность излучения СО2 и Н2О при t2низ
|
q2низ = q2co2 + q2н2о = |
1000 |
+ |
1700 |
= |
2700 |
Вт/м2 |
5.2.10 коэффициент теплоотдачи излучением
|
aизлниз = |
4 * (q1низ - q2низ) |
= |
4 * ( |
4200 |
- |
2700 |
) = |
16800 |
= |
19.31 |
Вт/м2К |
5,8 * (t1низ - t2низ) |
5,8 * ( |
710 |
- |
560 |
) |
870 |
5.2.11 Для верха насадки
|
aверх = |
aкверх |
+ |
aизлверх = |
15.73 |
+ |
22.38 |
= |
38.1 |
Вт/м2К |
= |
137.17 |
кДж/м2К |
5.2.12 Для низа насадки
|
aниз = |
aкниз |
+ |
aизлниз = |
13.46 |
+ |
19.31 |
= |
32.77 |
Вт/м2К |
= |
117.96 |
кДж/м2К |
5.3 расход топлива
|
Vст = |
Q |
= |
137000 |
= |
3.09 |
кг/с |
3600 * Qнрсм |
3600 * |
12.31 |
5.3.1 секундное количество продуктов сгорания с учетом выделения газов из ванны, выбивания газов из рабочего пространства и подсоса воздуха
|
Vспрсг = |
1,2 * Vпрсгсм * Vст = |
1,2 * |
0.24 |
* |
3.09 |
= |
0.87 |
м3/с |
5.4 число ячеек
|
Z = |
Vспрсг |
= |
0.87 |
= |
28.01 |
ячеек |
Wд * d2 |
0.78 |
* 0,2 ^2 |
5.5 живое сечение насадки
|
Sж = d2 * Z = |
0,2^2 * |
28.01 |
= |
1.12 |
м2 |
5.6 скорость движения воздуха в насадке
|
Wов = |
Vв |
= |
3.06 |
= |
2.73 |
м/с |
Sж |
1.12 |
5.7 коэффициент теплоотдачи конвекцией для верха
|
a'кверх = |
1,6 * Wов0,5 * (tвверх + 273)^0,25 * d^-0,33 = |
1,6 * |
1.65 |
* ( |
1190 |
+ |
273 )^0,25*0,2^-0,33 = |
27.79 |
= |
100.06 |
кДж/м2К |
5.8 коэффициент теплоотдачи конвекцией для низа
|
a'книз = |
1,6 * Wов0,5 * (tвниз + 273)^0,25 * d^-0,33 = |
1,6 * |
1.65 |
* ( |
50 |
+ |
273 )^0,25*0,2^-0,33 = |
19.05 |
= |
68.59 |
кДж/м2К |
5.9 коэффициент температуропроводности
|
а = |
l |
= |
7.32 |
= |
0 |
м2/ч |
с *r |
1099.67 |
2050 |
5.10 критерий фурье
|
F0 = |
4 * a * tп |
= |
4 * |
0 |
* |
7.5 |
= |
0 |
d2 |
0.02 |
5.11 аккумулирующая способность кирпича насадки
|
qак = |
d * с * r * hак * j |
= |
0,15 * |
1099.67 |
* |
2050 |
* |
0.38 |
* 2,5 |
= |
161028.39 |
кДж/м2перК |
2 |
2 |
5.12 коэффициент теплоотдачи для верха
|
Кверх = |
1 |
= |
1 |
= |
1 |
+ |
1 |
+ |
1 |
1 |
+ |
1 |
+ |
1 |
aверх *t |
Qак |
a'верх *t |
137.17 |
* |
1.13 |
161028.39 |
100.06 |
* |
1.13 |
= |
1 |
= |
1 |
= |
65.35 |
кДж/м2перК |
1 |
+ |
1 |
+ |
1 |
0.01 |
+ |
0 |
+ |
0.01 |
155 |
161028.39 |
113.06 |
5.13 коэффициент теплоотдачи для низа
|
Книз = |
1 |
= |
1 |
= |
1 |
+ |
1 |
+ |
1 |
1 |
+ |
1 |
+ |
1 |
aниз *t |
Qак |
a'низ *t |
117.96 |
* |
1.13 |
161028.39 |
68.59 |
* |
1.13 |
= |
1 |
= |
1 |
= |
48.99 |
кДж/м2перК |
1 |
+ |
1 |
+ |
1 |
0.01 |
+ |
0 |
+ |
0.01 |
133.3 |
161028.39 |
77.5 |
5.14 средний коэффициент теплоотдачи
|
Кср = |
Кверх + Книз |
= |
65.35 |
+ |
48.99 |
= |
57.17 |
кДж/м2перК |
2 |
2 |
5.15 расчет среднего перепада температур
|
DТср = |
(t'д - t'в)+(t''д - t''в) |
= |
( |
1560 |
- |
50 |
) + ( |
710 |
- |
1190 |
) = |
515 |
?С |
2 |
2 |
5.16 расчет поверхности нагрева воздушной насадки
|
Fв = |
W'в (t''в - t'в) |
= |
17897.25 |
* ( |
1190 |
- |
50 |
) = |
692.95 |
м2 |
Кср * Dtср |
57.17 |
* |
515 |
6. Расчет основных параметров регенератора
|
6.1 удельная поверхность нагрева
|
f = |
2 |
+ |
1,5 * d * d |
= |
2 |
+ |
1,5 * 0,2 * 0,15 |
= |
5.71 |
+ |
3.67 |
= |
9.39 |
м2/м3 |
d + d |
(d + d)2 * hк |
0,2 + 0,15 |
(0,2 + 0,15)^2 * 0,1 |
6.2 объем воздушной насадки
|
V = |
Fв |
= |
692.95 |
= |
73.81 |
м3 |
f |
9.39 |
6.3 высота насадки
|
Hв = |
V |
= |
73.81 |
= |
21.51 |
м |
Z * (d + d)2 |
28.01 |
* (0,2 + 0,15)^2 |