Файл: Бельский, В. И. Промышленные печи и трубы учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.10.2024
Просмотров: 99
Скачиваний: 0
Т а б л и ц а 17 Формулы для приближенных расчетов по сжиганию топлива
|
|
|
|
Формула |
|
|
Определяемая величина |
Разм ер |
|
|
|
|
|
ность |
при фд в |
к Д ж |
при |
в ккал |
||
|
||||||
|
|
Теоретическое коли чество воздуха, потреб ное для сгорания 1 кг, или 1 м3 топлива L0:
твердого
жидкого
газообразного |
с |
||
Q l < 1 6 750 |
кДж/м3 |
||
[4000 |
ккал/м3] |
||
то же, |
с |
|
|
Q H |
> 1 6 750 |
кДж/кг |
|
[4000 |
ккал/м3] |
||
Теоретическое |
коли |
||
чество |
продуктов |
сгора |
|
ния от |
1 |
кг, или 1 м3 |
|
топлива Ѵ0\
твердого
Ж И Д К О Г О
газообразного с
QP <16750 кДж/м3
[4000 ккал/м3]
то же , с
QP > 1 6 750 кДж/м3 [4000 ккал/м3]
м3/кг
м3/кг
м3/м3
м3/м3
м3/кг
м3/кг
м3/м3
м3/м3
,01
1000 *
0,85
1000 ^
0,875
1000 <3н -0 ,2 5
0,89
1000
0,725
1000
Пример. Определить количество воздуха, необходимое для сгорания при родного газа с QP=35 600 к Д ж /M 3 [8510 ккал/м3], и объем продуктов горе ния при коэффициенте избытка воздуха п=1,05.
|
1 09 |
QP — 0,25 = |
1 |
09 |
|
9,05 |
м3/м3; |
|
Ln = — ’— |
— ---- 35 600 — 0,25 = |
|||||||
0 |
4187 |
н |
|
4187 |
|
|
|
|
|
|
Ln = |
L0n — 9,05-1,05 = 9,5 |
м3/м3; |
|
|
||
Ѵ„ = |
4187 |
Ql 4 - |
0,25 = |
|
35 600 + |
0 ,25 = |
9,95 |
ж3/-«3; |
0 |
н |
|
4187 |
|
|
|
||
ѴП= |
Ѵ0 + |
L0 ( n - 1) = |
9 ,9 5 + 9,05 (1,05 - 1 )= 10,4 м3/м 3. |
|||||
69
Температура горения топлива
В расчет горения топлива входит также определение темпера туры его горения. Различают калориметрическую и действитель ную температуру горения топлива. К а л о р и м е т р и ч е с к о й т е м п е р а т у р о й горения называется та температура, которую приобрели бы образующиеся продукты горения при полном сго рании топлива и при условии, что тепло не уходит в окружающее пространство, т. е. остается в продуктах горения '. В этом случае теплосодержание продуктов горения от 1 кг, или 1 м3 топлива будет равно:
пр = св-д t Кв д
К П
|
|
или tK— |
Qg |
|
|
|
|
|
(25) |
|
|
|
СВ .Д ув.ц |
’ |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где |
св-д— средняя |
теплоемкость |
влажных |
продуктов горения |
||||||
|
при давлении 760 мм |
рт. ст. в |
пределах |
температур |
||||||
|
от 0°С до tK в кДж/(м3-град) |
[ккал] (м3 -град) ] ; |
|
|||||||
|
tK— калориметрическая |
температура горения |
в0 С; |
|
||||||
|
КпЯ— объем влажных продуктов горения |
на 1 кг, или |
1 м3 |
|||||||
|
топлива в м3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Формулу (25) можно представить в виде |
|
|
|
|
|||||
|
Qg = М |
ссо2^со2 |
ссоУсо |
сн,оУщо + |
'■')> |
(26) |
||||
где |
ссо , ссо, сно |
— теплоемкости СО2, СО, Н20 |
и т. д. в кДж/ |
|||||||
|
|
І(м3-град) [ккалі(м3-град)]; |
|
кг), |
||||||
|
Ѵсо , Ксо, Ѵн о — объем |
С 02, СО, Н20 и т. д. в м3 на 1 |
||||||||
или 1 м3 топлива.
Так как теплоемкость зависит от температуры, то в обоих слу чаях получают одно уравнение с двумя неизвестными. Решение этих уравнений выполняют методом интерполяции. Для практи ческих целей можно пользоваться более простой формулой (25), дающей достаточно точный результат. Средние теплоемкости со ставляющих продуктов горения и приближенные темплоемкости продуктов горения в целом приведены в приложении 4.
|
Пример. Определить калориметрическую температуру горения природного |
||||||||
газа |
|
= 3 5 600 кДж/мг |
[8510 ккал/мг] при коэффициенте избытка |
воздуха |
|||||
ч=1,05. Как |
подсчитано |
выше, объем продуктов горения Ѵ®'д = 10,4 м3/ма, |
|||||||
откуда |
I А== |
35 600 |
=3420 |
кДж]мъ [818 |
ккал/ма]. Задаемся |
температурой |
|||
JQ 4 |
|||||||||
2200° С; при этом теплоемкость продуктов |
горения (по приложению |
1) равна |
|||||||
1,69 |
кДж/(ж3• град) |
[0,404 |
ккал/(м3-град)], а г'в-Д= 1,69-2200 = |
3720 |
кДж/мР |
||||
[886 ккал/м3], |
что больше |
3420 кДж/м3. Задаемся температурой |
2000° С, при |
||||||
ч = 1 |
1 Если сжигание |
топлива |
происходит |
с коэффициентом избытка |
воздуха |
||||
и без подогрева воздуха и топлива, то калориметрическую температуру |
|||||||||
горения |
называют жаропроизводительной способностью топлива. |
|
|
||||||
70
этой температуре івд— 1,67'2000 = 3340 кДж/м3 [796 ккал/мs], |
что меньше |
|||
3420 кДж/м3. |
|
|
|
|
Очевидно, |
|
калориметрическая температура горения |
лежит |
между 2200 |
и 2000° С. Интерполируя, находим |
|
|
||
200° . . . . |
|
(3720—3340) =380 кДж/м3; |
|
|
АГ . . . . |
(3420—3340) = 8 0 кДж/м3; |
|
|
|
200-80 |
|
|
||
Аі = " оол |
|
*43°; t« — 2000+43 = 2043° С. |
|
|
OOÜ |
|
можно |
повысить |
|
Калориметрическую температуру горения |
||||
путем подогрева воздуха или воздуха и газа (при работе на га зообразном топливе). В этом случае теплосодержание продуктов горения повышается за счет физического тепла, вносимого подо гретым воздухом или воздухом и газом, а следовательно, повы шается и температура горения.
t = |
+ Сг {г + СВ |
L n O Q |
|
(27) |
|
|
•В.Д Т/В.Д |
|
|
||
|
ѵ |
п |
|
|
|
где сг и св — теплоемкости газа |
и |
воздуха |
в кДж/(м3-град) |
||
[ккал/ (м3-град)] |
|
|
|
|
|
tr и tB— температура подогрева газа и воздуха в °С; |
|||||
Ь п— практическое количество воздуха |
в м3/м3 или |
||||
м3/кг\ |
|
|
|
|
при tK°С в |
ів д— теплосодержание |
отходящих |
газов |
|||
Дж/м3 [ккал/м3]. |
|
|
|
|
|
Действительная температура горения всегда ниже калоримет рической, так как, во-первых, при высокой температуре происхо дит разложение углекислоты и водяного пара, сопровождающе еся поглощением тепла, и, во-вторых, во время горения часть теп ла теряется через кладку в окружающую среду и передается
материалу, помещенному в печи |
(садке). Отношение |
действи |
|
тельной температуры |
к калориметрической немецкий |
ученый |
|
Г. Банзен предложил |
называть |
п и р о м е т р и ч е с к и м |
к о э ф |
ф и ц и е н т о м |
печи. Пирометрический коэффициент для печей |
||||||||
лежит в пределах от 0,5 до 0,85, в частности для: |
|
||||||||
туннельных |
печей |
|
0,75—0,82; |
кузнечной |
щелевой |
0,66—0,7; |
|||
воздухонагревателя |
|
печи |
|
|
|
0,7—0,74; |
|||
доменной |
печи |
|
0,77—0,8; |
мартеновской печи |
|||||
проходной печи |
|
0,72—0,76; |
вращающейся |
печи |
0,65—0,75; |
||||
методической печи |
0,7—0,75; |
для |
обжига |
цемента |
0,58—0,62. |
||||
садочной |
|
камерной |
0,65—0,7; |
стекловаренной |
ван |
||||
печи |
|
|
|
ной печи |
|
|
|
||
Пример. |
До |
какой |
минимальной |
температуры |
необходимо |
подогревать |
|||
воздух для |
получения |
в рабочем пространстве мартеновской печи, отапли |
|||||||
ваемой |
рассчитанным |
выше природным |
газом |
температуры |
/=2750° С. |
||||
При пирометрическом коэффициенте, равном 0,72, калориметрическая тем- |
|||||||||
пература |
|
|
|
|
1750 |
|
|
|
|
горения должна составить tK= — — =2430° С. При этой темпера- |
|||||||||
1 Теплоемкости газов и воздуха приведены в приложении 4.
71
туре |
теплосодержание |
продуктов |
горения |
1 м3 газа |
должно |
быть |
Qnp.rop = |
||||||||
= 1,715 -2430-10,4 ==43 200 кДж/м3 |
[10 350 |
ккал/м3], |
где 1,715 — теплоемкость |
||||||||||||
продуктов |
горения |
при t = 2430° С |
в |
кДж/(м?-град) \ 10,4 — количество про |
|||||||||||
дуктов горения 1 м3 природного |
газа |
в м3. Следовательно, за |
счет |
подогрева |
|||||||||||
воздуха |
необходимо |
добавить |
Qnp.rop <—Q^ = 43 200— 35 600 = 7600 кДж/м3 |
||||||||||||
[1830 ккал/м3] газа. На горение 1 ж3 газа, как подсчитано |
на стр. 69, воз |
||||||||||||||
духа |
идет Ln = 9,5 |
ж3/ж3. Следовательно, теплосодержание воздуха должно |
|||||||||||||
быть |
£я= 7600:9,5 = |
800 кДж/м3 [191 ккал/м3]. Задаемся температурой по |
|||||||||||||
догрева воздуха і„ = 600° С. При |
этом теплосодержание воздуха будет равно |
||||||||||||||
тв = |
1,362-600 = |
817 |
кДж/м3 |
[195 |
|
ккал/м3], |
что |
больше |
800 |
кДж/м3 |
|||||
[191 |
ккал/м3]. |
температурой |
500° С. |
При |
этой |
температуре |
tB= 1,345-500 = |
||||||||
|
Задаемся |
||||||||||||||
= 670 кДж/м3 [161 |
ккал/м3], что меньше 800 кДж/м3 [191 ккал/м3]. Интер |
||||||||||||||
полируя, |
получаем |
необходимую температуру подогрева воздуха, равную |
|||||||||||||
590° С |
(практически |
воздух в |
регенераторах мартеновских печей подогревают |
||||||||||||
до |
1200—900° С). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Если печь работает на низкокалорийном газе, который подо гревается, то учитывается также физическое тепло, вносимое им.
Подогрев газа и воздуха часто осуществляют и при достаточ ной температуре горения с целью экономии топлива и улучшения условий горения.
ГЛАВА III
ОСНОВЫ ПЕЧНОЙ ТЕПЛОТЕХНИКИ
§ 7. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ МЕХАНИКИ ГАЗОВ
Газообразные продукты, образующиеся в процессе горения топлива, поступают в рабочее пространство печи, оставляют в нем часть своего тепла и через боров и дымовую трубу удаляют ся в атмосферу (рис. 4). В правильно сконструированной печи, во избежание подсоса воздуха, на всем протяжении рабочего пространства оттопки до пролетав боров должно быть сохране но положительное давление. Чтобы грамотно проектировать и строить печи, надо знать законы движения печных газов. Наука о движении газов называется механикой газов.
Вспомним основные законы о плотности и удельном объеме
газов. |
единицы объема в на |
П л о т н о с т ь ю газа у называется масса |
|
туральных условиях (760 мм рт. ст., 0° С) |
|
Y = -~ кг мъ, |
(28) |
где G— масса газа в кг;
V — объем газа в м3 в нормальных условиях.
У д е л ь н ы м о б ъ е м о м газа ѵ называется объем единицы мас сы газа в нормальных условиях
Ѵ_ |
1 о |
(29) |
V = |
-— лг кг. |
ау
По закону Гей-Люссака объем и объемная масса газов изменя
72