Определение объемов продуктов сгорания
По заданной марке топлива из табл. 1 определяется его элементарный состав.
Для сернистого мазута 40:
Расчетные характеристики жидких топлив
-
Элементарный состав, %
Низшая теплота сгорания, кДж/кг
Ср
Нр
(Np+Op)
Sp
л
Ap
Wp
84,63
10,57
0,68
1,97
0,15
2
39400
Определяем объем сухого воздуха, необходимый для сгорания 1 кг топлива, м3/кг:
VOB = 0,0889 · (Ср + 0,375 · Spл) + 0,267 · Нр — 0,0333 · Op
VOB = 0,0889 · (84,63+ 0,375 · 1,97) + 0,267 · 10,57 — 0,0333 · 0,68 = 10,39 м3/кг,
где Ср , Spл , Нр и Op — процентное содержание элементов в топливе Действительное количество воздуха, подаваемого в топку в расчете на 1кг
топлива, м3/кг:
VДB = α · VOB = 1,2 · 10,39 = 12,47 м3/кг
где α — коэффициент избытка воздуха (принимаем α = 1,2, так как у автономных вспомогательных парогенераторов, работающих на полной нагрузке, α = 1,1 — 1,3
Объем продуктов полного сгорания 1 кг топлива, VГ, определяется как сумма парциальных объемов следующих газов, м3/кг:
VГ = VСО2 + VSO2 + VH2O + VN2 + VO2 VГ = VRО2 + VH2O + VN2 + VO2
VГ = 1,6 + 1,4 + 9,8 + 0,4 = 13,3 м3/кг
При химическом анализе продуктов сгорания процентное содержание углекислого газа СО2 и сернистого газа SO2 определяют в совокупности, а их суммарное содержание обозначают RO2.
Объем этих газов также определяется вместе как сумма объемов двух указанных компонентов продуктов сгорания, м3/кг:
VRО2 = VСО2 + VSO2
VRО2 = 0,0187 · (Ср + 0,375 · Spл)
VRО2 = 0,0187 · (84,63+ 0,375 · 1,97) = 1,6 м3/кг
Парциальный объем водяных паров определяется из выражения, м3/кг: VH2O = 0,112 · Нр + 0,0124 · Wp + 1,24 · Gф + 1,6 · d · VДB
VH2O = 0,112 · 10,57 + 0,0124 · 2 + 1,24 · 0 + 1,6 · 0,01 · 12,47 = 1,4 м3/кг
где Gф — удельный расход распыливающего форсуночного пара, кг/кг (принимаем Gф = 0);
d — влагосодержание атмосферного воздуха, кг/(кг сухого воздуха) (принимаем d=0,01 кг/кг);
1,24 — удельный объем водяных паров при нормальных физических условиях, м3/кг.
Парциальные объемы азота и избыточного кислорода определяются из выражений, м3/кг:
VN2 = 0,79 · α · VOB = 0,79 · 1,2 · 10,39 = 9,8 м3/кг
VO2 = 0,21 · (α - 1)· VOB = 0,21 · (1,2 - 1) · 10,39 = 0,4 м3/кг
По парциальным объемам компонентов продуктов сгорания определяются их объемные доли:
rRO2 = VRО2 / VГ = 1,6 / 13,3 = 0,12 rH2O = VH2O / VГ = 1,4 / 13,3 = 0,11
Суммарная объемная доля трехатомных газов: rn = rRO2 + rH2O = 0,23
Расчет и построение диаграммы «Iг-ϑ».
При
выполнении теплового расчета парогенератора
удобно определять
энтальпию продуктов сгорания (Iг)
по температруре и температуру продуктов
сгорания (ϑ)
по их
энтальпии с
помощью диаграммы
«Iг-ϑ», которая
представляет собой зависимость
Iг = ƒ(ϑ) при
α = const. При построении такой
зависимости
энтальпия
рассчитывается
для температур
в диапазоне
от 0
до 2200
°С через
каждые 100 -200 °С по
формуле, кДж/кг:
где 
- средние изобарные объемные теплоемкости
компонентов продуктов сгорания
в инетервале температур от 0 до 2200 °С,
кДж/(м3· К).
ϑ — температура продуктов сгорания, °С.
Результаты расчетов сводят в таблицу 2 и по ним строят диаграмму «Iг-ϑ», принимая следующий масштаб: 1 мм — 200 кДж/кг, 1мм — 10 °С.
Таблица 2
-
ϑ,°С
VRО2 =1,6 м3/кг
VH2O =1,4 м3/кг
VN2 = 9,8 м3/кг
VO2 = 0,4 м3/кг
Iг, кДж/кг
0
1,7132
2,73
1,473
2,07
1,306
12,86
1,313
0,572902
0
200
1,8077
2,89
1,523
2,14
1,3261
13,06
1,3445
0,586647
3735,45
400
1,9021
3,04
1,5729
2,21
1,3563
13,36
1,3761
0,600435
7683,77
600
1,9967
3,19
1,623
2,29
1,3724
13,52
1,407
0,613917
11761,82
800
2,091
3,34
1,6726
2,36
1,3946
13,73
1,4392
0,627967
16044,88
1000
2,1655
3,46
1,7226
2,43
1,4167
13,95
1,4707
0,641712
20476,83
1200
2,26
3,61
1,7726
2,50
1,4366
14,15
1,5022
0,655456
25089,40
1400
2,3744
3,79
1,8227
2,57
1,461
14,39
1,5338
0,669244
29981,14
1600
2,4669
3,94
1,8727
2,64
1,4831
14,61
1,5653
0,682989
34983,31
1800
2,5633
4,09
1,9226
2,71
1,5053
14,83
1,5969
0,696777
40178,07
2000
2,6576
4,24
1,9726
2,78
1,5274
15,04
1,6264
0,709648
45545,25
2200
2,7523
4,39
2,0226
2,85
1,5495
15,26
1,6599
0,724265
51098,25