Теоретическое обоснование работы

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1

Тема: Расчет теплоты сгорания различных видов топлива

Цель работы: Ознакомиться с видами и методикой расчета низшей теплоты сгорания различных видов топлива

Задание: Определить низшую теплоту сгорания газообразного, жидкого и твердого топлива, имеющий рабочий состав (% по объему).

Исходные данные:

1.Наименование газового месторождения:

Состав сухого газообразного топлива (%):

СО	СО₂	СН₄	С₂Н₂	С₂Н₄	С₃Н₈	С₂Н₆	Н₂	N₂	О₂

2. Состав жидкого топлива (%):

С^р	Н^р	O^р	N^р	W^р

3.Состав твердого топлива (%):

W^р	Летучие	А^р	S^р	Фосфор	С^р

Теоретическое обоснование работы

Твердые и жидкие топлива состоят из горючих (углерода - С, водорода - Н, летучей серы - S_л == S_ор + S_к) и негорючих (азота - N и кислорода - О) элементов и балласта (золы - А, влаги - W).
Элементарный состав твердого и жидкого топлива дается в процентах к массе 1 кг топлива. При этом различают рабочую, сухую, горючую и органическую массу топлива.
Рабочая масса – это масса и состав топливо, в котором поступает к потребителю и подвергается сжиганию.
Состав рабочей, горючей, сухой и органической массы обозначается соответственно индексами "р", "с", "г" и "о" и выражаются следующими равенствами:

С^р+ Н^р+ S^р_л + N^р + O^р+ A^р+ W^р = 100 % ; (1)

С^с+ Н^с+ S^с_л + N^с + O^с+ A^с= 100 % . (2)
С^г+ Н^г+ S^г_л + N^г + O^г = 100 % ; (3)

С^о+ Н^о+ S^о_орг + N^о + O^о= 100 % . (4)

Органическая масса топлива в отличии от горючей массы содержит только органическую серу и не включает колчеданную:

S^о_орг = S^о_л - S^о_к . (5)

Газообразное топливо представляет собой смесь горючих и негорючих газов. Горючая часть состоит из предельных (С_nH_2n+2) и непредельных (С_nH_2n) углеводородов, водорода Н₂, окиси углерода СО, и сернистого водорода (Н₂S).

В состав негорючих элементов входит азот ( N₂), углекислый газ (СO₂)и кислород (О₂). Составы природного и искусственного газообразных топлив различны.

Природный газ характеризуется высоким содержанием метана (СH₄), а также небольшого количества других углеводородов: этана (С₂H₆), пропана (С₃H₈), бутана (С₄H₁₀), этилена (С₂H₄), и пропилена (С₃H₆). В искусственных газах содержание горючих составляющих (водорода и окиси углерода) достигает 25-45%, в балласте преобладают азот и углекислота – 55-75%.

Состав газообразного топлива задается в объемных долях и в общем виде можно записать следующим образом:

С_nH_2n+2 + С_nH_2n + Н₂ + СО + Н₂S + О₂ + N₂ + CО₂ = 100% , (6)

Где С_nH_2n+2 – предельные углеводороды;
С_nH_2n – непредельные угловодороды;
Н₂S – сернистый водород.
СО – окись углерода;
CО₂ - углекислый газ.

Одной из основных характеристик любого вида топлива является теплота сгорания, т.е. то количество теплоты, которое может быть получено при полном сгорании единицы массы или объема топлива. Полным сгоранием называется такое, при котором горючие компоненты топлива С, Н и S полностью окисляются кислородом. Теплоту сгорания твердого и жидкого топлива относят к 1 кг, а газового – к 1 м³ при нормальных условиях.
Различают низшую и высшую теплоту сгорания. В высшую теплоту сгорания входит количество теплоты, которое может быть выделено при конденсации водяных паров, находящихся в продуктах сгорания топлива.
При известном элементарном составе твердого и жидкого топлив теплоту их сгорания (кДж/кг) определяют по эмпирическим формулам, предложенной Д.И.Менделеевым:

Q^p_н = 340С^р + 1035Н^р – 109(О^р - S^р_л) – 25(W^р– Н^р) . (7)
Q^p_в = 340С^р + 1260Н^р – 109(О^р - S^р_л) ; (7

Теплота сгорания сухого газа (кДж/м³) определяют по объемному составу, %, и известной теплоте сгорания компонентов:

Q^p_н = 358СН₄ + 636С₂Н₆ + 913С₃Н₈ + 1190С₄Н₁₀ + 1465 С₅Н₁₂ + 126,5 СО + 108Н₂ + 234Н₂S;(8)

Q^p_н = 398СН₄ + 700С₂Н₆ + 995С₃Н₈ + 1285 С₄Н₁₀ + 1575 С₅Н₁₂ + 126,5 СО + 127,5Н₂ + 257Н₂S; (9)

Если в состав газа входят неизвестные углеводородные компоненты (при условии, что содержание метана известно), то сумму углеводородов условно принимают как содержание этана С₂Н₄ и теплоту сгорания рассчитывают по формулам, аналогичным уравнениям (7) и (8).

12 3 4 Следующая ⇒