Практическое занятие 1

Практическое занятие № 1. Расчет количества оксида углерода, выделяемого при сжигании жидкого углеродного топлива, используемого для обогрева металлургических печей;


Расчет горения мазута.
Дан мазут марки 20 следующего состава:
С^Г – 87,2%;
Н^Г – 11,7%;
N^Г – 0,3%;
О^Г – 0,3%;
S^Г – 0,5%;
%;
W^P – 2%;
А^Р – 0,1%.
Для пересчета топлива на рабочую массу используем формулы (в %):
С^Р = С^Г= 87,2·0,979 = 85,3.
Н^Р=Н^Г= 11,7·0,979 = 11,5.
Аналогично производим пересчеты на рабочую массу N^P, О^Р, S^P.
Отсюда состав влажного рабочего топлива, %:
С^Р – 85,3;
Н^Р – 11,5;
N^P – 0,3;
О^Р – 0,3;
S^P – 0,5;
А^Р – 0,1;
W^Р – 2,0;
100,0
Расчет ведем на 1 кг мазута.
1. Определяем теплоту сгорания мазута по формуле Д.И.Менделеева:
=339С^Р+103ОН^Р-108,9(О^Р-S^Р)-25W^Р кДж/кг.
Подставляя значение составляющих, получим:
=339·85,3+1030·11,5-108,9(0,3-0,5)-25·2=40734 кДж/кг.
Определяем количество сухого воздуха, теоретически необходимого для горения 1 кг мазута:
L_О=0,0889С^Р+0,265Н^Р-0,0333·(Q^P-S^P)=0,0889·85,3+0,265·11,5-0,0333 (0,3-0,5) =10,64 м³/кг (н. у.).
Количество воздуха при коэффициенте расхода α=1,3 составляет:
L_α=10,64·1,3=13,83 м³/кг (н. у.) или 17,81 кг/кг, в том числе:
О₂==2,9 м³/кг или 4,14 кг/кг.
N₂==10,93 м³/кг или 13,67 кг/кг.
Объемы отдельных составляющих продуктов горения мазута подсчитываем по следующим формулам:
=0,01855С^Р=0,01855·85,3 = 1,582 м³/кг (н. у.) или 33,16 кг/кг.
V=0,007S^P=0,007·0,5 = 0,0035 м³/кг или 0,01 кг/кг.
V=0,112Н^Р+0,0124W^P = 0,112·11,5+0,0124·2=1,31 м³/кг или 1,05 кг/кг.
V=0,79L_α+0,008N^P = 0,79·13,83+0,008·0,3=10,928 м³/кг или 13,67 кг/кг.

V=0,21(α-1)L_О=0,21(1,3-1)10,61=0,67 м³/кг или 0,957 кг/кг.

Полученные данные приведены в таблице №1.4.
Таблица 1.4.
Состав газов, образующихся при сжигании 1 кг мазута.

Составляющие:	СО2	SO2	Н2О	N2	О2	Сумма
Содержание м^3/кг (н. у.)	1,562	0,0035	1,31	10,928	0,67	17,4945
%	10,9	0,02	9,0	75,48	4,6	100

Определяем калориметрическую температуру горения:
t_к = .
=1,582·2,094=3,312.
=0,0035·2,177=0,008.
=1,31·1,662=2,178.
=10,928·1,361=14,871.
=0,67·1,424=0,254.
=21,323.
С_Г – взять до 973 к.
t_к = +273=2183 к.
Определяем теоретическую температуру горения:
t_ТЕОР=.
Q_Ф – физическое тепло топлива и воздуха, ккал/кг.
=mc_Тt_T=1·2.094·90=188,42 кДж.
==542+752,78=1294,78 кДж.
Q_ФИЗ=188,42+542+752,78=1483,21 кДж.
Q_ДИС – тепло, идущее на диссоциацию СО₂ и Н₂О по реакциям.
СО₂  СО+0,5О₂
Н₂О_ПАР  Н₂+0,5О₂
Q_ДИС=10886а·+12561в·кДж,
где а и в – степень диссоциации Н₂О и СО₂ в долях от исходного количества газов до диссоциаций;
, - объем Н₂О и СО₂, образующийся при горении единицы топлива при нормальных условиях.
На рис.1 находим значение коэффициентов а и в.
а=0,025 при парц. давл. пара 0,15 атм.
в=0,08 при парц. давл. пара 0,2 атм.
=1,31.
=1,582.
Q_ДИС=10886·0,025·1,31+12561·0,08·1,582=1946,24 кДж.

t_ТЕОР = +273==2161 к.

Определим практическую температуру горения:
t_ПР = η · t_ТЕОР.
Принимаем η = 0,85.
t_ПР = 0,85 · 2161= 1837 К.