Расчет процесса сгорания
В этой части работы определяются: - расход топлива; - расход воздуха в подогревателе; - теоретическая температура и состав продуктов сгорания.
6.1. Определение расхода топлива Расход топлива в подогревателе (Gт, кг/ч) определяется на основе найденного значения теплопроизводительности: , (6.1) где = 0,8 – коэффициент полезного действия подогревателя; = 42500 кДж/кг – низшая теплота сгорания дизельного топлива.
6.2. Определение расхода воздуха в подогревателе Определяется теоретически необходимое количество воздуха для сгорания одного килограмма топлива : , (6.2)
где Ср, Нр, Sр, Ор – соответственно массовые доли углерода, водорода, серы и кислорода в используемом топливе. Для дизельного топлива: Ср = 0,87; Нр = 0,13; Sр = 0; Ор =0 . Действительный расход воздуха, поданного для сжигания топлива (Gвозд, кг/ч) составит: , ( 6.3) где α - коэффициент избытка воздуха (задается в таблице вариантов). Величина Gвозд необходима для выбора вентилятора при конструировании подогревателя.
6.3. Определение состава продуктов сгорания. При сжигании топлива при α > 1 образующиеся продукты сгорания теоретически состоят из углекислого газа (СО2), водяного пара (Н2О), свободного кислорода (О2), и азота (N2), т. е. не содержат токсичных компонентов. На практике не удается идеально организовать процессы смесеобразования и сгорания, и в продуктах появляются токсичные компоненты (оксид углерода – СО; несгоревшие углеводороды CnHm; оксиды азота – NOx; сажа – С). Однако количество их мало (например, содержание СО в продуктах сгорания жидкостных и воздушных подогревателей не превышает, как правило, 0,2%). Ввиду малости концентраций токсичных компонентов, в данной работе можно пренебречь их наличием и считать, что продукты сгорания состоят из СО2, Н2О, О2 , N2. Их массовые доли определяются следующим образом: , (6.4) , (6.5) , (6.6) , (6.7) где – масса продуктов сгорания в расчете на 1 кг топлива.
6.4. Определение теоретической температуры продуктов сгорания Теоретическая (адиабатная) температура продуктов сгорания находится с помощью уравнения теплового баланса: , (6.8) где Qoк – теплота, вносимая окислителем (воздухом); – низшая теплота сгорания топлива; = 0,98 – коэффициент полноты тепловыделения; Qп.сг – теплота, полученная продуктами сгорания. Теплота, вносимая окислителем (воздухом), определяется по формуле: , (6.9) где Cpв – средняя массовая изобарная теплоемкость воздуха в интервале температур от 0 до Тнар (определяется с помощью табл. П.1.). Тнар = tнар + 273 – температура окружающей среды, К. Теплота, полученная продуктами сгорания, определяется по формуле: , (6.10) где Tz – искомая теоретическая температура продуктов сгорания; Ср.п.cг – средняя массовая изобарная теплоемкость продуктов сгорания в интервале температур от 0 до Tz . Продукты сгорания представляют газовую смесь, состоящую из СО2, Н2О, О2 , N2, теплоемкость которой определяется так: , (6.11) где – средние массовые изобарные теплоёмкости отдельных компонентов в интервале температур 0 до Tz (приведены в виде уравнений Срi = ai + вi·T в табл. П.1.). Подстановка числовых значений величин и приведение подобных членов позволяют привести выражение (6.11) к виду: , (6.12) где Совместное рассмотрение выражений (6.8), (6.10) и (6.12), позволяет получить квадратное уравнение относительно Tz. Его решение дает искомое значение теоретической температуры продуктов сгорания.
©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|